H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched

H01L29/861—Diodes

H01L29/872—Schottky diodes

H—ELECTRICITY

H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS

H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR

H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions

H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions

H01L29/0692—Surface layout

H—ELECTRICITY

H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS

H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR

소형화·저원가화의 관점에서는, 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier:이하 LNA라 부름)와 믹서를, HEMT(High Electron Mobility Transistor:고전자 이동도 트랜지스터)프로세스를 이용하여 동일 칩 위에 형성하는 방법이 유효하다. From the viewpoint of miniaturization, low-cost screen, a low noise amplifier (Low Noise Amplifier: less LNA la called) with a mixer, HEMT: a method of forming on the same chip, it is effective to (High Electron Mobility Transistor high electron mobility transistor) using the process .여기에서, LNA에는 HEMT를 이용하고, 믹서에는 HEMT 혹은 HEMT의 소스와 드레인을 접속한 구성을 취하는 쇼트키 배리어 다이오드(쇼트키 Barrier Diode:이하에서는 SBD라 부름)를 이용하는 구성이 일반적이다. Here, LNA is used to HEMT, and the mixer HEMT or a schottky barrier takes the configuration of connecting the source and the drain of the HEMT diode: This is a configuration using the (Schottky Barrier Diode SBD la called hereinafter) generally.그러나, HEMT는, 일반적으로 1/f잡음이 극히 높기 때문에 낮은 IF주파수대에서 충분한 저잡음특성을 얻는 것은 곤란하다. However, HEMT is not generally sufficient to obtain a low-noise characteristics at a low IF frequency band due to 1 / f noise is very high, it is difficult.

한편, 수신 믹서의 고성능화·저잡음화의 관점에서는, Si-SBD를 이용한 Si-SBD믹서가 효과적이다. On the other hand, from the viewpoint of high performance, low noise of the reception mixer screen, it is effective that Si-SBD mixer using a Si-SBD.Si -SBD는, GaAs-SBD에 비교하여 1/f잡음이 낮기 때문에, Si-SBD믹서는 양호한 잡음특성을 얻을 수 있다. Si -SBD, since as compared with the GaAs-SBD 1 / f noise is low, Si-SBD mixer can achieve a good noise characteristic.그러나, Si기판의 마이크로파·밀리미터파대에서의 전송선로 손실은 극히 크기 때문에, 모든 소자를 Si기판 위에 탑재하는 것은 좋지 않다. However, since the loss of the transmission line in the microwave, millimeter band of the Si substrate is very size, it is recommended to mount all of the elements on the Si substrate.따라서, MMIC가 아닌, 여러 개의 기판을 이용한 MIC(Microwave IC)로 밀리미터파 시스템을 구성할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to configure a millimeter wave system, a MIC (Microwave IC) using a number of substrates, not the MMIC.따라서, Si-SBD믹서는 소형화·저원가화에는 적합하지 않다. Therefore, Si-SBD mixer is not suitable for compact, low-cost screen.

전술과 같이, 수신 믹서를 소형화·저원가화 하기 위해서는, Si-SBD가 아닌 GaAs-SBD를 이용하여, 동일 칩 위에 MMIC로서 복수개의 소자를 형성할 필요가 있다. As described above, to compact, low-cost screen the receiving mixer, using a GaAs-SBD non-Si-SBD, it is necessary to form a plurality of elements as MMIC on the same chip.또 수신믹서를 고성능화하기 위해서는, 이 GaAs-SBD에 있어서, IF주파수에 있어서 지배적인 1/f잡음을 저감할 필요가 있다. In order to receive a high performance mixer, according to the GaAs-SBD, it is necessary to reduce the dominant 1 / f noise in the IF frequency.

특허문헌 1∼2에서는, GaAs기판 위에 있어서, n + GaAs층과 n - GaAs층과의 사이에, AlGaAs등으로 이루어지는 에칭 스톱퍼층을 배치하고 있다. In Patent Document 1 and 2, it is above the GaAs substrate, n + GaAs layer and the n - is provided between the GaAs layer, placing the etching stopper layer made of AlGaAs or the like.그러나, 이러한 에칭 스톱퍼층을 마련하면, 쇼트키 계면부근에서의 AlGaAs가 깊은 준위가 1/f잡음을 야기한다는 문제점이 있다. However, providing such an etching stopper layer, there is a problem in that the deep levels that AlGaAs causes a 1 / f noise in the vicinity of the Schottky interface.또한 SBD의 직렬저항 성분이 증대하므로, 이 SBD를 이 용한 믹서에 있어서의 주파수변환의 변환 이득이 감소하고, 잡음지수가 증대한다는 문제점이 있다. There is also a problem in that it increases the series resistance component of the SBD, reducing the conversion gain of the frequency conversion in the SBD in this yonghan mixer, the noise figure is increased.

또한 특허문헌 3에서는, n - GaAs층을 에칭에 의해 파 내려가 저항을 저감하는 효과에 대해서는 개시되고 있지만, 잡음을 저감하는 효과에 대한 개시는 행해지고 있지 않다. In addition, Patent Document 3, n - GaAs layer, but down the wave by means of the etching is started for the effect of reducing the resistance, the start of the effect of reducing the noise is not carried out.

본 발명에 따른 쇼트키 배리어 다이오드는, 반절연성의 GaAs기판 위에, 버퍼층, 고캐리어 농도GaAs층 및 저캐리어 농도GaAs층을 순서대로 에피택셜법으로 적층형성한 에피택셜구조와, 고캐리어 농도GaAs층과 오믹 접촉하도록 형성된 캐소드 전극과, 저캐리어 농도GaAs층과 쇼트키 접촉하도록 형성된 애노드 전극을 구비하고, 저캐리어 농도GaAs층을 포함하는 활성영역은 캐소드 전극 및 애노드 전극의 각각을 평면에서 보아 레이아웃 패턴에 있어서 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다. Schottky barrier diode according to the invention, on a GaAs substrate of semi-insulating buffer layer, a high carrier concentration GaAs layer and the low carrier concentration layer of GaAs of the order epitaxy laminate formed by the epitaxial structure and a high carrier concentration in GaAs layer ohmic cathode electrode formed in contact with a low carrier concentration having a GaAs layer and an anode electrode formed to the Schottky contact, and a low carrier density of the active region including the GaAs layer is seen, each of the cathode electrode and the anode electrode in a plan layout pattern method characterized in that the formed so as to surround the.

입력 잡음전력Ni은 온도에 의해 정해지는 정수이므로, 식(1)에 의해, 잡음지수NF는, SBD에서 발생하는 출력잡음전력No과, 변환 이득Gc에 의존한다. Input noise power Ni is constant because it is determined by the temperature, according to the equation (1), the noise figure NF is dependent on the output noise power occurring in the SBD and No, the conversion gain Gc.

도 1은, 본 실시예에 따른 SBD(1OO)의 주요부 구조를 도시하는 단면도이다. 1 is a sectional view showing a main part structure of an SBD (1OO) according to this embodiment.또, 도 1에 있어서는, 본 발명에 직접 관계없는 부분에 대해서는, 도시를 생략하고 있다. It is noted that in Figure 1, for the portion not related to the present invention, are not shown.

도 4에 있어서는, SBD(100)의 평면에서 보아 레이아웃 패턴이 도시되고 있다. In Figure 4, there is seen a pattern layout is shown in a plan view of the SBD (100).2개의 캐소드 전극(6)은, 전송선로(8)를 거쳐 서로 접속되고 있다. Two cathode electrode 6, and are connected to each other via a transmission line (8).애노드 전극(5)에는, 애노드 인출 배선(9)이 접속되어 있다. In the anode electrode 5, it is the anode leading wiring 9 is connected.도 9를 이용하여 후술하는 바와 같이, 전송선로(8) 및 애노드 인출 배선(9)은, 각각, SiN막(도 4등에 있어서는 도시하지 않음)에 의해 n + GaAs층(3) 및 n - GaAs층(4)으로부터 절연되고 있다. As also described below, using a 9, a transfer line 8 and the anode lead wirings 9 are, respectively, SiN film (Fig. 4, etc. In not shown) in the n + GaAs layer 3 and the n by - GaAs has been isolated from the layer (4).

도 4에 도시되는 레이아웃 패턴에 있어서, 활성영역(31)은, 애노드 전극(5) 및 캐소드 전극(6)의 각각을 둘러싸는 것과 같은 넓은 영역에 걸쳐 형성되고 있다. In the layout pattern illustrated in Figure 4, the active region 31, it is formed over a large area, such as to surround each of the anode electrodes 5 and cathode electrodes (6).전류는 애노드 전극(5)으로부터 캐소드 전극(6)을 향해 활성영역(31)안을 흐르므로, 예를 들면 도 5에 도시한 것과 같이 활성영역(31)이 비교적 좁은 영역에 형성 된 경우에는, 전류의 진행 방향에 대해 직교하는 활성영역(31)의 단면적이 작아진다. Current is the case with the active region 31 as shown in Figure 5, for so to flow inside the active region 31 toward the cathode electrode 6 from the anode electrode (5), for forming a relatively small geographic area, the current the cross section of the active region (31) perpendicular to the traveling direction becomes small.따라서, 전류에 대한 직렬저항 성분이 커지게 된다는 문제점이 있다. Therefore, there is a problem in the series resistance component of the current being increased.도 4에 나타나 있는 바와 같이, 제 1방향을 따른 활성 영역(31)의 길이를, 애노드 전극(5) 및 캐소드 전극(6) 각각의 제 1방향을 따른 길이 보다도 길게 함으로써, 활성영역(31)이 애노드 전극(5) 및 캐소드 전극(6)의 각각을 둘러싸도록 형성하여 저항 성분을 저감하는 것이 가능하게 된다. As shown in Figure 4, by the length of along the first direction, the active region 31, an anode electrode 5 and the cathode 6 is longer than the length along the respective first direction, the active region 31 formed so as to surround each of the anode electrode 5 and the cathode electrode 6, it is possible to reduce a resistance component.또 애노드 전극(5) 및 캐소드 전극(6)에 있어서는, 활성영역(31)과의 쇼트키 접촉 면적을 크게할 수 있는 만큼 사이즈를 작게 할 수 있으므로, 용량성분을 작게 할 수 있다. In addition to the anode electrode 5 and the cathode electrode 6, it is possible to reduce the size as much as possible to increase the Schottky contact area between the active region 31, it is possible to reduce the capacitance component.

따라서 LO전력을 증대시킨 경우에, 출력잡음전력No은 증대하지만, 식(1)에 있어서의 변환이득Gc은 저하하므로, 잡음지수NF는 증대한다. In some cases, which increase the LO power, the output noise power No is increased, however, because it decreases the conversion gain Gc according to the equation (1), the noise figure NF is increased.따라서, 활성영역(31)을 넓은 영역에 형성하여 용량성분을 작게함으로써, 변환이득Gc을 향상시키고 작은 LO전력으로 잡음 지수NF를 저감할 수 있게 된다. Thus, it is possible to be formed by the active region 31 in a wide region as small as a capacity component, improve the conversion gain Gc and reducing the noise figure NF in small LO power.즉 믹서를 고성능화할 수 있다. That is, to high performance mixer.

도 4에 도시되는 SBD(100)에 있어서는, 애노드 폭Wa이 큰 만큼, 애노드 전극(5)에 접촉하는 n-GaAs층(4)의 체적이 커지므로, 식(1)에 있어서의 출력잡음전력No을 저감할 수 있다. In the SBD (100) is shown in Figure 4, since the larger the volume of the n-GaAs layer 4 in contact with as much as the anode width Wa is large, the anode electrode (5), the output noise power of the formula (1) it is possible to reduce the No.그러나, 애노드 폭Wa이 커지면 용량성분이 커지므로, 변환 이득Gc은 저하하고 잡음지수NF는 증대한다. However, the larger the anode width Wa larger because the capacitance component, the conversion gain Gc is reduced and the increase in noise figure NF.실험 결과, 애노드 폭Wa이 4∼10㎛일 경우에는, 변환 이득Gc을 향상시켜 작은 LO전력으로 잡음지수NF를 저감할 수 있는 것을 알 수 있다. The experimental results in the case where the anode width Wa is 4~10㎛, improve the conversion gain Gc can be seen that the noise figure NF can be reduced to a small LO power.

도 8은, 비r=Wa/La가, 각각, 0.5, 1.25 및 2일 경우에 대해서, 전류에 대한 출력잡음전력No의 변화를 도시한 그래프이다. 8 is a ratio r = Wa / La are, respectively, 0.5, 1.25, and for the case 2, a graph illustrating the variation of the output noise power No for the current graph.도 8에 나타나 있는 바와 같이 비r=0.5일 경우에는, 전류가 1mA/㎛2이하의 영역에 있어서도 출력잡음전력No이 크지만, 비r=1.25일 경우 및 비r=2일 경우에는, 전류가 1mA/㎛ 2 이하의 영역에 있어서의 출력잡음전력No은 비교적 작다. If a non-r = 0.5, as shown in 8 days, when the current is 1mA / only the output noise power No significant even in the region of ㎛2 hereinafter ratio r = 1.25, if the non-work and r = 2 days, current the 1mA / ㎛ 2 outputs the noise power in the region of or less No is relatively small.또한 비r>3의 경우에는, SBD(100)의 저항 성분에 LO전력이 효율적으로 입력되지 않게 되므로, 식(1)에 있어서의 변환 이득Gc은 저하하여 잡음지수NF는 증대한다. In the case of non-r> 3 it is, since the LO power to the resistance component of the SBD (100) is no longer effective as input, to decrease the conversion gain Gc according to the formula (1), the noise figure NF is increased.실험 결과, 비r=1∼3일 경우에, 전류가 1mA/㎛ 2 이하의 영역에 있어서의 출력잡음전력No을 비교적으로 작게 할 수 있고, 변환 이득Gc을 향상시켜 작은 LO전력으로 잡음지수NF를 저감할 수 있는 것을 알았다. Experimental results ratio r = 1~3 in one case, and the current can be reduced to relatively the output noise power No at the area of 1mA / ㎛ 2 or less, to improve the conversion gain Gc noise figure NF in small LO power It found that a can be reduced.

다음에 도 9(c) 에 나타나 있는 바와 같이, 애노드 전극(5) 및 캐소드 전극(6)위에 각각 개구부를 갖는 레지스트 마스크를 이용하여 RIE법으로 SiN막(13)을 에칭함으로써, 콘택홀(14)을 형성한다. By etching and then the SiN film 13 by an RIE method using a resist mask having openings respectively on the anode 5 and the cathode electrode 6, as shown in FIG. 9 (c), the contact hole (14 ) to form.다음에 콘택홀(14)로부터 꺼내도록, SBD(100)를 동작시키기 위한 애노드 전극인출 배선(9) 및 전송선로(8)(모두 도 9에 있어서는 도시하지 않음)를 형성한다. To be taken out of the contact holes 14 to the next, and the anode lead-out wiring 9 and the transmission line for operating the SBD (100) (8) form a (In both not shown in Fig. 9).이상의 순서에 의해 SBD(100)가 제조된다. The SBD (100) is produced by the above procedures.또, 도 9에 도시되는 SiN막(11,13)등은, 도 1 및 도 4에 있어서는, 설명의 형편상 생략하고 있다. It is noted that in FIG. 9 SiN film (11,13) is such as shown in, it Figures 1 and 4, are omitted for convenience of explanation.

도 11에 있어서는, LO입력 단자(21)로부터 입력되는 LO신호와 RF입력 단자(22)로부터 입력되는 RF신호는, 믹서(110)에 있어서 믹싱되고, IF신호로서 IF출력 단자(23)로부터 출력된다. In Figure 11, RF signal input from the LO signal and the RF input terminal 22 is input from the LO input terminal 21, and the mixing in the mixer 110, the output from the IF output terminal 23 as an IF signal do.

오픈 스터브(16)는, 단부가 개방되어 LO신호의 1/4파장분의 길이를 갖는다. Open stub 16, the end opening has a length of one-quarter wavelength of the LO signal.쇼트 스터브(17)는, 단부가 단락되어 LO신호의 1/4파장분의 길이를 갖는다. The short stub 17, the short end is a length of a quarter wavelength of the LO signal.쇼트 스터브(18)는, 단부가 단락되어 RF신호의 1/4파장분의 길이를 갖는다. The short stub 18, the short end is a length of a quarter wavelength of the RF signal.필터(19)는, RF신호를 통과시킨다. Filter 19, and passes the RF signal.

LO신호의 정의 반주기 및 마이너스의 반주기 사이의 각각에서 SBD(100)가 온이 되므로, 식(2)와 같이, IF신호주파수가 f IF 는 LO신호주파수가 F LO 의 2배파와 RF신호주파수가 f RF 와의 혼합파로서 출력된다. Since this is SBD (100) in each of the between-defined half cycle and negative half cycle of the LO signal which has the formula (2) and the like, IF signal frequency f IF is twice that of the LO signal frequency F LO wave RF signal frequency is It is output as a mixed wave with f RF.

호모다인 방식에서의 IF주파수는 RF주파수 및 LO주파수보다 충분히 낮기 때문에, LO주파수와 RF주파수와의 관계는 식(3)과 같이 도시한다. Since the IF frequency in a homodyne system is low enough than the RF frequency and the LO frequency, and relationship between the LO frequency and the RF frequency is shown as equation (3).

오픈 스터브(16), 쇼트 스터브(17,18) 및 필터(19)는, LO신호, RF신호 및 IF신호를 분산시키는 기능을 갖는다. Open stub 16, the short stubs 17 and 18 and the filter 19 has a function of dispersing the LO signal, RF signal and the IF signal.

또한 쇼트 스터브(18)는 RF신호의 1/4파장분의 길이를 가지므로, RF주파수에 있어서는, APDP(15)의 IF출력 단자(23)측은 오픈이 되고, RF신호가 IF출력 단자(23)로 출력되지 않는다. In addition, because of the length of a quarter wavelength of the short stub 18 is the RF signal, in the RF frequency, and the open side of the IF output terminal 23 of the APDP (15), the RF signal an IF output terminal (23 ) it is not output to.IF신호에 있어서는, 오픈 스터브(16), 필터(19) 및 용량(20)은 오픈이 되므로, IF출력 단자(23)에만 출력된다. In the IF signal, the open stub 16, the filter 19 and the capacitor 20 because the opening is output only to the IF output terminal 23.

도 12에는, 도 11에 도시되는 믹서(110)를 MMIC로 구성하여 잡음지수NF를 측 정한 측정값B이 나타나고 있다. Figure 12 shows, the noise figure NF configure the mixer 110 to the MMIC appears and the side B that is set by the measured value shown in Fig.도 12에 있어서는, 가로축에 LO전력이, 세로축에는 잡음지수NF가, 각각 나타나고 있다. In Figure 12, the LO power on the horizontal axis and the vertical axis, the noise figure NF, there appears, respectively.또한 도 12에는, 비교를 위해, 종래의 HEMT의 소스와 드레인을 접속한 SBD를 사용하고, 도 11과 동 회로구성인 믹서의 잡음지수NF를 측정한 측정값C이 나타나고 있다. In addition, Figure 12, for comparison, using an SBD connecting the source and the drain of the conventional HEMT, and there appears and the measurement value C of measuring the noise figure NF of the mixer 11 with the same circuit configuration.

또한 SBD(100)에 있어서, 활성영역(31)은, 애노드 전극(5) 및 캐소드 전극(6)의 각각을 둘러싸는 넓은 영역에 걸쳐 형성되고 있다. In addition, in the SBD (100), the active region 31, surrounding each of the anode electrodes 5 and cathode electrodes 6 it may be formed over a large area.따라서, 직렬저항 성분 및 용량성분을 저감할 수 있으므로, 믹서(110)에 있어서 주파수 변환을 행할 경우에, 변환 이득Gc을 향상시켜 작은 LO전력으로 잡음지수NF를 저감하는 것이 가능하게 된다. Thus, it is possible to reduce the series resistance component and a capacitance component, in the case of carrying out a frequency conversion in the mixer 110, to improve the conversion gain Gc is possible to reduce the noise figure NF in small LO power.즉, 믹서를 고성능화할 수 있다. That is, it is possible to a high performance mixer.

본 발명에 따른 쇼트키 배리어 다이오드는, 반절연성의 GaAs기판 위에, 버퍼 층, 고캐리어 농도GaAs층 및 저캐리어 농도GaAs층을 순서대로 에피택셜법으로 적층형성한 에피택셜구조와, 고캐리어 농도GaAs층과 오믹 접촉하도록 형성된 캐소드 전극과, 저캐리어 농도GaAs층과 쇼트키 접촉하도록 형성된 애노드 전극을 구비하고, 저캐리어 농도GaAs층을 포함하는 활성영역은 캐소드 전극 및 애노드 전극의 각각을 평면에서 보아 레이아웃 패턴에 있어서 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하므로, 전류가 1mA/㎛ 2 이하의 영역에 있어서의 출력잡음전력No을 비교적으로 작게 할 수 있음과 동시에 믹서로서 사용할 수 있을 정도로 역 방향 내압을 높게 할 수 있다. Schottky barrier diode according to the invention, on a semi-insulating GaAs substrate, a buffer layer, a high carrier concentration GaAs layer and the low carrier concentration in the epitaxial structure in which a GaAs layer is formed laminated in the epitaxy in sequence, a high carrier concentration GaAs layer and the ohmic cathode electrode formed so as to be in contact with, and having a low carrier concentration in the GaAs layer and the Schottky anode electrode formed so as to be in contact, the active region including the low carrier concentration layer of GaAs is seen each of the cathode electrode and the anode electrode in a plan layout Since being formed such that in surrounding the pattern, the current is able to increase the reverse breakdown voltage enough to be used as available and at the same time, the mixer can be reduced to relatively the output noise power No at the area of 1mA / ㎛ 2 below have.따라서, 내압을 확보하면서 출력잡음전력No을 저감하는 것이 가능하게 된다. Therefore, it is possible to reduce the output noise power No while maintaining the internal pressure.따라서, 소형화·저원가화를 실현하면서 잡음을 저감할 수 있다. Thus, miniaturization, it is possible to achieve a low cost while reducing the noise screen.

상기 고캐리어 농도GaAs층과 오믹 접촉하도록 형성된 캐소드 전극과, The high carrier concentration of the GaAs layer and a cathode electrode formed to be in ohmic contact with,

상기 저캐리어 농도GaAs층과 쇼트키 접촉하도록 형성된 애노드 전극을 구비하고, And having the low carrier concentration layer and a GaAs Schottky anode electrode formed so as to contact,

상기 저캐리어 농도GaAs층을 포함하는 활성영역은 캐소드 전극 및 애노드 전극의 각각을 평면에서 보아 레이아웃 패턴에 있어서 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 쇼트키 배리어 다이오드. It said low carrier concentration layer of GaAs active region, including the short key, characterized in that the bore is formed to surround the layout pattern according to each of the cathode electrode and the anode electrode in a plan barrier diode.